¿Qué es la fricción interna?
Incluso si un objeto vibrante está completamente aislado del mundo exterior, su vibración se debilitará por sí sola. Este fenómeno se debe a la "fricción" de la microestructura interna del objeto, denominada fricción interna. .
Dado que la deformación va por detrás de la tensión en un ángulo de fase y la tensión circula durante un ciclo, la curva tensión-deformación no puede volver al origen a lo largo de la trayectoria original, sino que forma un bucle cuya área es proporcional a la energía. consumo para un ciclo.
El consumo interno (Q-1) se define como la relación entre el consumo de energía semanal (△W) por unidad de volumen y el almacenamiento de energía elástico máximo (W), es decir, Q-1=△W/ W=2πtgφ donde φ es el ángulo de diferencia de fase que describe la deformación (ε) rezagada con respecto a la tensión (σ).
Cuanto mayor es Q-1, más energía se consume y mayor es la amortiguación de las vibraciones. Por tanto, la fricción interna también puede considerarse como la capacidad de amortiguación del material.
Importancia teórica y aplicación de la fricción interna
La fricción interna es extremadamente sensible a la microestructura de los materiales y está directamente relacionada con la microdifusión de los átomos de soluto en los metales, la viscosidad del límite de grano y la dislocación. Por lo tanto, la fricción interna y la atenuación ultrasónica se utilizan ampliamente para estudiar defectos cristalinos, interfaces, difusión en metales, cambios de fase del estado sólido, superconductividad, fatiga, daños por radiación, estructuras de películas delgadas, etc.
Por ejemplo, estudie la difusión de metales y aleaciones a bajas temperaturas y determine con precisión la constante de difusión D0 y la energía de activación de difusión Qi. Según el hecho de que el pico de fricción interna causado por los átomos intersticiales es proporcional a la concentración de átomos intersticiales en la solución sólida y no tiene nada que ver con la segunda fase precipitada, se pueden determinar ciertas curvas de solubilidad midiendo la concentración del sólido intersticial. solución a cualquier temperatura utilizando el método de fricción interna, o Estudio de envejecimiento por deformación o proceso de precipitación, etc.
También se puede utilizar para estudiar la interacción entre fonones sólidos y fonones, electrones y campos magnéticos y la estructura molecular de los polímeros. Utilizado industrialmente para pruebas de rendimiento del acero y medición de la capacidad de amortiguación. En los últimos 20 años, la fricción interna y la atenuación ultrasónica se han convertido en una rama importante de la ciencia de los materiales, la metalurgia física y la física del estado sólido.